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Agriculture urbaine

Dépolluer les sols contaminés aux métaux lourds avec des plantes : intox ou réalité ?

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Plomb, zinc, cadmium… Les sols n’ont pas été épargnés par des décennies d’industrialisation. Les adeptes de l’agriculture urbaine lorgnent sur les friches aux abords des villes. Mais comment rendre ces terrains à nouveau cultivables ? Des expérimentations révèlent la capacité de certaines plantes à immobiliser ou extraire partiellement les polluants. Des travaux sont également menés pour recycler les métaux accumulés dans les végétaux. Ces techniques de dépollution, basées sur les plantes, sont-elles efficaces et suffisantes ? Tour d’horizon des possibles.

Plus de 300 000 sites seraient potentiellement pollués en France suite à des activités métallurgiques ou minières. Soit une surface d’environ 100 000 hectares [1] – l’équivalent de près de 2000 exploitations agricoles ! Devant cet immense gisement foncier, on se prend à rêver de jardins partagés, de cultures maraichères, de vergers, s’étalant sur d’anciennes zones industrielles désaffectées. Mais peut-on assurer une décontamination suffisante de ces sols pour les rendre à nouveau cultivables ? Les plantes peuvent-elles être une solution pour les dépolluer ?

Légalement, les entreprises ont une obligation de remise en état de leurs sites [2]. À ce jour, les techniques d’excavation, consistant à enlever la terre puis à la mettre en décharge ailleurs, demeurent la voie privilégiée. « Ce sont des techniques qui permettent de résoudre immédiatement la pollution du sol, mais elles restent très coûteuses », indique Valérie Bert, ingénieure à l’Institut national de l’environnement industriel et des risques (Ineris). L’excavation, qui revient à déplacer le problème de la pollution sur un autre site, ne peut être utilisée que pour de faibles volumes de matériaux à traiter.

De nouvelles techniques ont émergé, basées sur l’utilisation des plantes. Leur nom ? « Phytotechnologies » [3]. « Avec ces techniques, nous ne faisons pas de la dépollution, contrairement à ce qui est souvent dit dans les médias, mais de la gestion du risque par la maîtrise des impacts », tient à préciser d’emblée Frédérique Cadière, du département Friches urbaines et sites pollués de l’Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie (Ademe), organisme public qui gère certains sites pollués [4]. L’enjeu est de limiter les transferts des contaminants dans l’environnement et, en suivant la chaine alimentaire, vers les herbivores. On assume que l’on va laisser les polluants mais on en limite les effets »

Des plantes qui extraient partiellement les polluants

Si les techniques de phytotechnologie ne sont pas encore sur le marché, elles font l’objet de plusieurs programmes de recherche. La technique la plus avancée en terme de développement porte le nom de « phytostabilisation ». Elle consiste à planter une couverture végétale qui immobilise les contaminants dans le sol. « On se sert des avantages du couvert végétal pour éviter le contact avec la surface, limiter le ruissellement et l’infiltration des eaux de pluie vers la profondeur du sol, et les transferts de polluants vers les nappes souterraines », précise Frédérique Cadière. Réintroduire de la végétation permet également de limiter l’érosion et d’éviter que le vent ou la pluie n’éparpillent des éléments métalliques autour du site. Des bactéries ou des champignons peuvent être ajoutés pour immobiliser les polluants au bord des racines. « L’immobilisation des polluants se fait très rapidement. Les premiers effets peuvent être observés au bout de quelques semaines », appuie Valérie Bert, de l’Ineris.

D’autres plantes vont davantage absorber et transporter des quantités significatives de polluants vers leurs tiges et leurs feuilles. On parle alors de « phytoextraction ». Les racines des plantes ne pouvant descendre que jusqu’à un mètre environ de profondeur dans le sol, elles ne peuvent extraire que partiellement les polluants. « On n’atteint qu’une partie des éléments métalliques, cette technique n’est donc qu’une solution partielle à la décontamination », souligne Frédérique Cadière.

Que faire ensuite de ces tiges et feuilles remplies de métaux lourds ? Des essais de combustion ont été menés par l’Ineris. « Si cette biomasse issue de sols pollués est brûlée en chaudière équipée de systèmes de filtration efficaces, il n’y a pas de problèmes avec les émissions dans l’air », précise Frédérique Cadière. Reste la question des sous-produits, comme les cendres issues de cette combustion. Selon les métaux contenus dans les cendres, celles-ci pourraient être épandues dans la nature.

Ramener de la nature en ville, à défaut de terres cultivables

Parmi les expériences de phytoextraction, il y a celle menée par l’Ineris en partenariat avec la communauté d’agglomérations de Creil, dans l’Oise. L’enjeu affiché par la collectivité : « Réunifier passé industriel et futur urbain durable ». Le site choisi est celui d’une ancienne usine de camping-cars fermée dans les années 1990. Sur une parcelle expérimentale de 580 m2, 350 saules des vanniers ont été plantés en avril 2013 dans le cadre de la rénovation du quartier. Les échantillons prélevés sur les feuilles ont confirmé la capacité de ces arbres à croissance rapide à accumuler le zinc et le cadmium.

Ce site peut-il retrouver à terme un usage alimentaire ? « Ce n’est généralement pas un objectif recherché lorsque l’on fait de la gestion des sols pollués, et ce n’est pas le but de cette expérimentation », souligne Valérie Bert. En revanche, le recours à cette technique permet à l’agglomération de reconquérir son foncier pour réaménager la ville et faire en sorte que ses terres ne soient plus « gelées ». « Cette expérience s’inscrit dans un projet plus global de transformation d’un quartier en écoquartier, où la végétation s’intègre complètement dans le paysage. Au-delà de l’objectif de gestion des sols pollués, les phytotechnologies contribuent à ramener de la nature en ville pour les citoyens et les usagers ».

Comment recycler les métaux accumulés dans les plantes

« Évidemment, on doit regarder la gestion de la dépollution des sols dans sa globalité et ne pas se contenter du transfert de la pollution des sols vers les plantes », concède Valérie Bert. L’Ineris mène d’ailleurs des travaux sur le sujet, par exemple sur la valorisation de la biomasse, dans la filière Bois et Énergie. Ne rien faire de ces végétaux chargés en métaux revient à en faire de nouveaux déchets. Et laisser les plantes mourir in situ signifie que la pollution métallique va revenir dans le sol.

D’où le projet mené par la chimiste Claude Grison pour recycler les métaux stockés dans les feuilles et tiges [5]. C’est sur l’ancien site minier du village Saint-Laurent-le-Minier dans le Gard que cette chimiste cultive et travaille sur des plantes hyper-accumulatrices de métaux [6]. Mais réhabiliter ce site de manière écologique par phytoextraction nécessite des décennies, et les fonds publics manquent. Pour attirer des industriels afin qu’ils financent le programme de phytoextraction, la chimiste transforme ces feuilles chargées d’éléments métalliques en catalyseurs pour la chimie.

Un catalyseur ? Imaginez trois molécules simples. Pour que celles-ci réagissent ensemble, qu’elles se lient les unes aux autres afin de former une nouvelle molécule complexe, il faut un catalyseur. Ce catalyseur n’est autre que le métal qui vient de la plante. Il va attirer les molécules les unes vers les autres et les forcer à réagir ensemble, à s’associer. Une fois la molécule construite, le catalyseur est libéré et peut être réutilisé. Face à la raréfaction des ressources minières et aux tonnes de terrils inutilisés, les recherches de Claude Grison attirent les investisseurs des secteurs du médicament (anticancéreux, agents antiviraux, molécules actives contre la malaria, etc), de la cosmétique ou des phytosanitaires. « C’est un projet qui se place dans une perspective d’économie circulaire, où l’on travaille sur la filière dans sa globalité », pointe Valérie Bert, de l’Ineris. « C’est une voie prometteuse sur laquelle il faut encore travailler la faisabilité », estime pour sa part Frédérique Cadière de l’Ademe.

La reconversion du site Metaleurop vers une filière biomasse

Autre site en reconversion, autre projet : Metaleurop Nord, à une quarantaine de kilomètres au sud de Lille. Le site, liquidé en 2003, est tombé dans le giron de l’Ademe. Ici, la contamination au plomb, zinc et cadmium par l’ancienne fonderie s’étend sur plus de 120 km2 ! Sur une telle surface, l’idée de remédier à la pollution par un enlèvement des terres contaminées et leur remplacement par des terres propres est complètement illusoire. Francis Douay, chercheur à l’ISA Lille, une école d’agriculture, travaille sur les sols agricoles du secteur. La contamination par les retombées de poussières descendrait jusqu’à 28 centimètres de profondeur. « Sur les sols les plus contaminés, les productions agricoles ne sont pas conformes pour l’alimentation animale et humaine », explique-t-il. Pourtant, ces productions continuent d’être commercialisées. « L’idée est d’utiliser des plantes pour gérer ces sols contaminés avec la possibilité in fine de produire de la biomasse. »

Francis Douay s’intéresse notamment au miscanthus et égrène ses vertus : « C’est une plante qui accumule peu de polluants dans les parties aériennes récoltées, sans besoin d’apports fertilisants, adaptée au climat et qui peut servir pour produire du chauffage ou de l’électricité, des litières pour les animaux, de paillis, des fibres pour l’écoconstruction, du bioéthanol.... » Cette plante à rhizomes émet des tiges atteignant 3 à 4 mètres de hauteur au bout de deux à trois ans, qui peuvent être récupérer. « Les usages sont variés mais la difficulté c’est de trouver des utilisateurs sur le secteur. La profession agricole a bien conscience du problème posé par la contamination des sols et est prête à évoluer dans ses cultures et ses pratiques. Mais il faut un produit qui soit rentable et le prix du miscanthus est trop faible pour le moment ». Cette plante présente également, au moment de la récolte, beaucoup de volume pour un poids faible, ce qui contraint à une utilisation locale [7]. Francis Douay n’imagine pas non plus convertir l’ensemble de cette vaste surface agricole en production de miscanthus, et explore d’autres voies aux côtés de la chambre d’agriculture et de la direction régionale de l’alimentation, de l’agriculture et de la forêt.

Restaurer la biodiversité

« Les phytotechnologies s’adressent à une petite partie des sites pollués, résume Frédérique Cadière. Elles peuvent s’appliquer sur de grandes zones agricoles dégradées, de grandes étendues contaminées, avec une concentration moyenne à faible, et pas trop en profondeur. Mais elles ne sont pas la solution miracle pour tous les sites pollués. » Il n’est pas possible par exemple de les utiliser sur les sites présentant un danger immédiat pour l’environnement ou la santé. « Les professionnels en prise avec la gestion de site pollué agissent souvent dans le cadre d’opérations de renouvellement urbain : vente de terrains, construction de logements, acquisition par un promoteur immobilier... pour lesquels le temps est une contrainte forte. D’où le recours à des techniques plus "agressives" et plus coûteuses », note Frédérique Cadière.

Le recours aux phytotechnologies est-il moins onéreux que l’excavation ou la mise en décharge ? « C’est sans doute le cas, mais pour le confirmer il faudrait une étude économique sur la filière globale, en intégrant la valorisation de la biomasse », souligne Valérie Bert. Il ne faut toutefois pas prendre en compte seulement les aspects économiques mais aussi tous les bénéfices de ce type de technologies, comme le fait d’avoir de la nature en ville. » « Par ailleurs les sols urbains présentent parfois des potentialités agronomiques très médiocres, avec une activité biologique faible, et les phytotechnologies peuvent aussi restaurer la fonctionnalité du sol, la biodiversité, la trame verte... », ajoute Francis Douay.

Une solution : la culture en bacs

De plus en plus de collectivités sollicitent les instituts de recherche pour expérimenter les phytotechnologies sur des friches industrielles. Un réveil qui semble à première vue tardif par rapport aux États-Unis. « La littérature scientifique américaine donne certes l’impression que tout a été fait sur ces techniques depuis longtemps. Au niveau européen, nous souhaitons confirmer sur la durée les résultats obtenus lors des dernières expérimentations menées en France et en Europe, avant de déployer les phytotechnologies à plus grande échelle, nuance Valérie Bert. Les phytotechnologies connaissent un essor depuis 2010 sur notre territoire par la mise en place d’essais grandeur nature, une étape essentielle pour permettre aux phytotechnologies de se déployer et de remplir toutes leurs promesses », conclut-elle.

Pour ceux qui désirent pratiquer l’agriculture urbaine sur des sols potentiellement contaminés, reste la possibilité des cultures en bacs, comme le pratiquent de nombreux résidents à Montréal (notre reportage). Ou bien encore d’investir les toits bétonnés pour construire des serres, faire pousser des plantes potagères, tropicales ou médicinales.

@Sophie_Chapelle

Pour aller plus loin :
- Les phytotechnologies appliquées aux sites et sols pollués – État de l’art et guide de mise en œuvre, EDP Sciences, 2012, ADEME – INERIS (téléchargeable ici)
- Lire l’enquête sur Ces sites pollués abandonnés par les industriels

Photos :
- Une : CC Wendell.
- Expérimentation en cours au sein de la Communauté de l’Agglomération Creilloise - © Ineris
- Anthyllis vulneraria - CC Shalom / FlickR
- Miscanthus - CC KCDFoto / FlickR

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